硬直への取り組み方

適切に管理しないと、設計の失敗、再スピン、長期的な信頼性の問題が発生する可能性があります。 以下に、これらの課題の一部と、シーメンスの Digital Industries Software Xpedition を使用して課題に取り組む方法を示します。

リジッドフレックスデザインにはいくつかの領域が含まれており、それぞれに異なる層のスタックアップがあります。 これらのスタックアップは、電気/製造性分析や製造出力を含むすべての下流操作で使用できるように、設計時に定義する必要があります。 Xpedition を使用すると、リジッドフレックス設計を作成するために必要なのは、複数の基板のアウトラインを描画し、それぞれにレイヤーのスタックアップを割り当てることだけです。 各基板の外形には名前が付けられているため、外形が部分的または完全に重なっている場合に簡単に識別できます。

カバー層は、フレックス設計の金属箔の上にある保護コーティングの一種です。 ソルダーマスクと比較して摩耗や傷に対する保護が優れており、金属箔が基材に貼り付くのにも役立ち、接着力が向上します。 デザイン全体をカバーし、リジッドフレックスデザインのリジッドスタックアップに埋め込まれるカバーレイヤーのシートを使用できます。 これは、剛性セクションに埋め込まれているため、「埋め込みカバー層」と呼ばれます。 Xpedition では、カバー レイヤはレイヤ スタックアップの一部であり、埋め込みカバー レイヤを作成します。

補強材は、フレックス領域に接着されてフレックス設計のセクションを「剛性化」し、コンポーネントをフレックス領域に組み立てたり、剛性の取り付け穴を提供したりするための剛性材料の部品です。 補強材は、金属などの導電性、またはプラスチックや FR4 などの非導電性の材料にすることができます。 Xpedition では、レイヤ スタックアップ内のレイヤとしてスティフナを定義しますが、実際のスティフナもそのレイヤ上にスティフナ シェイプとして描画します。

レイヤーのスタックアップで接着レイヤーを定義する必要がありますが、補強材と同様に、接着レイヤー上に 1 つ以上の「接着シェイプ」を描画できます。

フレックス設計を行う主な理由は、曲げたり折りたたんだりできるようにするためです。 設計者は、デザインがどこで曲がるのか、どのように曲がるのか、そして曲げの影響を受けるゾーンでどのようなデザインの「癖」を許容できるのかを定義する必要があります。 Xpedition には、「ベンド エリア」と呼ばれる描画オブジェクトが含まれており、その位置によってベンドが発生する場所が定義されます。 曲げ領域のプロパティは、角度、方向 (+ または - の角度)、およびどの程度鋭く曲がるのか (曲げ半径) など、曲げる量を定義します。 曲げの中心は線として描くことができますが、曲げの影響を受けるフレックス ボード上のゾーンはより広い領域になります。 予想通り、曲げ角度と曲げ半径が大きくなり、曲げゾーンが広くなります。

湾曲したフレックス ケーブルと、ぎゅっと押し込んで収まるほど多くの信号がある場合、基板の輪郭に沿って必要なすべての信号を自動的に挿入できる特別な配線アルゴリズムが必要です。

Xpedition には、この課題を解決するいくつかの方法があります。 過去に一般的であったように、すべての曲線トレースを近似的にセグメント化された円弧ではなく、真の円弧で配線することが重要です。 アークが 64 個ものセグメントに分割されている場合でも、アークが完全に円形ではないために応力破壊が発生する可能性があります。 Xpedition では、すべての曲線トレースは真の円弧プリミティブを使用します。

一般に、フレックス設計の曲げ領域をソリッドプレーンで埋めることは受け入れられません。 代わりに、典型的なパターンはクロスハッチングされています。 ただし、最高の信頼性を確保し、金属疲労を防ぐために、クロスハッチング パターンを曲げ線から 45 度回転させる必要があります。

基板ストリップを曲げる角度は任意であり、曲げ線自体も角度を付けることができるため、曲げ線からの 45 度は実際には任意の奇数の角度値になる可能性があることに注意してください。 Xpedition では、「平面クラスとパラメータ」ダイアログを使用して、必要なすべての塗りつぶしに固有のハッチング角度を設定できます。

Xpedition は、これらを動的に生成および維持する機能と、ティア ドロップが失敗した場合に報告する DRC を備えている点で独特です。

今日のほとんどの設計では、設計プロセスの一部として、ある程度のレベルのシグナル インテグリティ分析が必要です。 これはシングルスタックアップ設計では十分に進んでおり、現在はフレックスリジッド設計でも、複数のリジッドスタックアップ、複数のフレキシブルスタックアップ、スタックアップ内の部分的な接着剤、および適切にモデル化する必要がある補強材を備えたボードがあります。正しい分析結果を得るために。

フレックスリジッド設計の解析のために Xpedition と共同開発された HyperLynx は、インターコネクトがさまざまなスタックアップ シナリオをどのように通過するかを理解し、各セクションに適切なモデリングを適用します。 この分析を使用すると、複雑なスタックアップで機能する設計を確認できます。

フレックス回路はリジッド PCB よりも製造が難しく、設計が製造可能であることを確認する最善の方法は、製造リリース プロセスで DFM を実行するだけでなく、レイアウト プロセス全体で DFM チェックを実行することです。 Valor NPI を使用して PCB で DFM チェックを実行すると、リスピンを平均 57% 削減できます。 リジッド/フレックスの場合、製品モデル データを製造業者に送信する前に製造可能性を確保することがさらに重要です。 DFM を PCB 設計に適用すると、設計に費やす時間が長くなり、修正にかかる時間が短縮されます。

リジッド基板とフレキシブル基板が混在する複雑な設計では、それぞれが独自の層の積層構造を持つ可能性があるため、基板製造業者が設計者が何を作りたいのかを理解するのが難しいことは明らかです。 知識に基づいた推測であっても誤解を招く可能性があり、それが非常に損害の大きい状況につながる可能性があります。 ODB++ とその組み込み構造を製造データ形式として使用して、すべてのフレックス固有の情報を安全に伝達することで、推測を避けます。

すべての参考資料と詳細情報については、Siemens Digital Industries Software をご覧ください。